高压锂电池储能系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及高压储能技术领域，公开了一种高压锂电池储能系统及方法。该系统包括多个锂电池分组柜、充电输入隔离变压器、集中处理器、分布式充电单元和电池电压检测单元，每个锂电池分组柜连接有充电输入隔离变压器和集中处理器且设置有多个锂电池模组，每个锂电池模组均连接有分布式充电单元和电池电压检测单元，多个锂电池模组各自的电池电压检测单元用于分别检测对应锂电池模组的端电压；集中处理器用于接收各个锂电池模组的端电压，在各个锂电池模组的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元的充电电流的信号；各个分布式充电单元根据控制各个分布式充电单元的充电电流的信号执行充电操作。由此实现每个储能柜的各模组间的电压均衡。

【技术实现步骤摘要】
高压锂电池储能系统及方法
本专利技术涉及高压储能
，尤其涉及一种高压锂电池储能系统及方法。
技术介绍
能源技术的革命催生了新技术，高压储能装置广泛应用于电磁发射、轨道交通等领域。锂电池具有能源效率高、能源密度高、存储性能优秀等特点，可进行并联及串联以获得高容量或高电压，近年来大容量锂电池储能系统在电力系统领域获得了较好应用，正逐渐成为储能系统中主流的储能介质。高压锂电池储能装置中的高电压(通常达到上千伏)对系统的隔离电压设计、安全性提出更高的难题，需要的锂电池串并联节数也很多，因此需要对装置及锂电池组的结构进行优化设计。同时由于锂电池这种储能单体自身参数的不同，以及单体电池在串并联成组使用后，随着充放电次数的增加，电池组之间的性能差异会逐渐增大，可能出现单体电池过充电、过放电问题，会使锂电池受到损坏，这种损坏会进一步加剧端电压的差异，最终可能导致整个储能装置损坏。因此对锂电池储能装置需要采取电压均衡技术，调节锂电池单体端电压达到一致。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高压锂电池储能系统及方法，能够解决现有技术中锂电池储能装置电压不均衡的技术问题。本专利技术提供了一种高压锂电池储能系统，其中，该系统包括级联的多个锂电池分组柜、充电输入隔离变压器、集中处理器、分布式充电单元和电池电压检测单元，每个锂电池分组柜连接有充电输入隔离变压器和集中处理器且设置有多个锂电池模组，每个锂电池模组均连接有分布式充电单元和电池电压检测单元，其中，多个锂电池模组各自的电池电压检测单元用于分别检测对应锂电池模组的端电压；集中处理器用于接收各个锂电池模组的端电压，在各个锂电池模组的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元的充电电流的信号；各个分布式充电单元根据控制各个分布式充电单元的充电电流的信号执行充电操作。优选地，集中处理器在各个锂电池模组的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元的充电电流的信号包括：将各个锂电池模组的端电压按照大小排序；在排序为从小到大排序的情况下，根据预设最小充电电流和预设最大充电电流确定对应分布式充电单元的充电电流依次从大到小，并输出对应的控制信号；在排序为从大到小排序的情况下，根据预设最小充电电流和预设最大充电电流确定对应分布式充电单元的充电电流依次从小到大，并输出对应的控制信号。优选地，根据预设最小充电电流和预设最大充电电流控制对应分布式充电单元的充电电流的信号对应的充电电流依次从大到小包括：根据锂电池模组的数量n将预设最小充电电流和预设最大充电电流之间的区间进行n-1等分得到n-2个等分点电流；确定对应分布式充电单元的充电电流依次为预设最大充电电流、从大到小的各等分点电流、预设最小充电电流；根据预设最小充电电流和预设最大充电电流控制对应分布式充电单元的充电电流的信号对应的充电电流依次从小到大包括：根据锂电池模组的数量n将预设最小充电电流和预设最大充电电流之间的区间进行n-1等分得到n-2个等分点电流；确定对应分布式充电单元的充电电流依次为预设最小充电电流、从小到大的各等分点电流、预设最大充电电流；其中，在各个锂电池模组的端电压存在部分相等的情况下，根据端电压相等的锂电池模组的数量m从预设最小充电电流开始舍弃(m-1)个电流值，并将预设最大充电电流和其余各等分点电流按从小到大或从大到小确定为对应分布式充电单元的充电电流，端电压相等的锂电池模组的对应分布式充电单元的充电电流相等。优选地，多个锂电池模组各自的电池电压检测单元还用于分别检测每个锂电池模组中各个并联节的端电压；集中处理器还用于根据各个并联节的端电压判断对应并联节的状态。优选地，集中处理器根据各个并联节的端电压判断对应并联节的状态包括：在某个并联节电压大于预设并联节电压最大值的情况下，判断该并联节的状态为过充。优选地，集中处理器还用于在判断并联节的状态为过充的情况下输出控制与该并联节相对应的MOSFET导通的信号，以对过充的并联节进行放电，并在实时检测的进行放电的并联节的端电压小于预设并联节电压最大值的情况下输出控制与该并联节相对应的MOSFET截止的信号。优选地，集中处理器根据各个并联节的端电压判断对应并联节的状态包括：在检测某个并联节电压小于预设并联节电压最小值的情况下，判断该并联节的状态为过放。优选地，集中处理器还用于在判断并联节的状态为过放的情况下输出报警信号。优选地，在各个分布式充电单元执行充电操作的过程中，集中处理器还用于将各个锂电池模组的端电压与预设电压阈值进行比较，并在某个锂电池模组的端电压等于预设电压阈值的情况下输出控制对应分布式充电单元停止充电的信号。本专利技术还提供了一种高压锂电池储能方法，其特征在于，该方法包括：每个锂电池分组柜的多个锂电池模组各自的电池电压检测单元分别检测对应锂电池模组的端电压；每个锂电池分组柜的集中处理器接收各个锂电池模组的端电压，在各个锂电池模组的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元的充电电流的信号；各个分布式充电单元根据控制各个分布式充电单元的充电电流的信号执行充电操作，其中，多个锂电池分组柜级联，每个锂电池分组柜连接有充电输入隔离变压器和集中处理器且设置有多个锂电池模组，每个锂电池模组均连接有分布式充电单元和电池电压检测单元。通过上述技术方案，可以将总电压分成多个锂电池分组柜(储能柜)级联，每个储能柜使用单独的充电输入隔离变压器，保证了更高的安全性；同时储能柜包括多个锂电池模组，可以以模组为单元进行分布式充电及电池电压采样：通过采集各模组电压进行相应运算，控制分布式充电单元5的充电电流大小，由此实现每个储能柜的各个模组之间的电压均衡。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例的一种高压锂电池储能系统的原理框图；图2示出了根据本专利技术实施例的一种高压锂电池储能方法的流程图；图3示出了根据本专利技术实施例的模组均衡流策略充电曲线图；图4示出了根据本专利技术实施例的分布式充电单元工作原理图；图5示出了根据本专利技术实施例的电池电压检测单元工作原理图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压锂电池储能系统，其特征在于，该系统包括级联的多个锂电池分组柜(1)、充电输入隔离变压器(2)、集中处理器(4)、分布式充电单元(5)和电池电压检测单元(6)，每个锂电池分组柜(1)连接有充电输入隔离变压器(2)和集中处理器(4)且设置有多个锂电池模组(3)，每个锂电池模组(3)均连接有分布式充电单元(5)和电池电压检测单元(6)，其中，/n多个锂电池模组(3)各自的电池电压检测单元(6)用于分别检测对应锂电池模组(3)的端电压；/n集中处理器(4)用于接收各个锂电池模组(3)的端电压，在各个锂电池模组(3)的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元(5)的充电电流的信号；/n各个分布式充电单元(5)根据控制各个分布式充电单元(5)的充电电流的信号执行充电操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压锂电池储能系统，其特征在于，该系统包括级联的多个锂电池分组柜(1)、充电输入隔离变压器(2)、集中处理器(4)、分布式充电单元(5)和电池电压检测单元(6)，每个锂电池分组柜(1)连接有充电输入隔离变压器(2)和集中处理器(4)且设置有多个锂电池模组(3)，每个锂电池模组(3)均连接有分布式充电单元(5)和电池电压检测单元(6)，其中，
多个锂电池模组(3)各自的电池电压检测单元(6)用于分别检测对应锂电池模组(3)的端电压；
集中处理器(4)用于接收各个锂电池模组(3)的端电压，在各个锂电池模组(3)的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元(5)的充电电流的信号；
各个分布式充电单元(5)根据控制各个分布式充电单元(5)的充电电流的信号执行充电操作。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，集中处理器(4)在各个锂电池模组(3)的端电压不相等的情况下输出控制各个分布式充电单元(5)的充电电流的信号包括：
将各个锂电池模组(3)的端电压按照大小排序；
在排序为从小到大排序的情况下，根据预设最小充电电流和预设最大充电电流确定对应分布式充电单元(5)的充电电流依次从大到小，并输出对应的控制信号；
在排序为从大到小排序的情况下，根据预设最小充电电流和预设最大充电电流确定对应分布式充电单元(5)的充电电流依次从小到大，并输出对应的控制信号。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
根据预设最小充电电流和预设最大充电电流控制对应分布式充电单元(5)的充电电流的信号对应的充电电流依次从大到小包括：
根据锂电池模组(3)的数量n将预设最小充电电流和预设最大充电电流之间的区间进行n-1等分得到n-2个等分点电流；
确定对应分布式充电单元(5)的充电电流依次为预设最大充电电流、从大到小的各等分点电流、预设最小充电电流；
根据预设最小充电电流和预设最大充电电流控制对应分布式充电单元(5)的充电电流的信号对应的充电电流依次从小到大包括：
根据锂电池模组(3)的数量n将预设最小充电电流和预设最大充电电流之间的区间进行n-1等分得到n-2个等分点电流；
确定对应分布式充电单元(5)的充电电流依次为预设最小充电电流、从小到大的各等分点电流、预设最大充电电流；
其中，在各个锂电池模组(3)的端电压存在部分相等的情况下，根据端电压相等的锂电池模组(3)的数量m从预设最小充电电流开始舍弃(m-1)个电流值，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡华，毛凯，张艳清，康颖，国海峰，孙力，李萍，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11